新版电力行业标准变压器油中溶解气体分析判断导则解读.docx

新版电力行业标准变压器油中溶解气体分析判断导则解读王健一 1，李金忠 1，凌愍 1，王瑞珍 2，张书琦 1（1. 中国电力科学研究院，北京 100192；2. 湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077）摘 要 ：对 新 版 DL/T722变压器油中溶解气体分析判断导则 的修订原则和主要修订进行了解读 ，并对新版标准与 原标准的指标进行了对比 。关键词 ：变压器 油；油中溶解气体；分析判断 ；修订中图分类号 ：TM406文献标识码 ：B文章编号 ：10018425（2014）12004905Interpretation of the New Electricity Industry StandardGuide to the Analysis and the Diagnosis ofGases Dissolved in Transformer OilWANG Jian-yi1， LI Jin-zhong1, LING Min1， WANG Rui-zhen2， ZHANG（1. China Electric Power Research Institute， Beijing 100192， China；2. ElectricResearch Institute , Wuhan 430077，China）Shu-qi1PowerAbstract：The revised principles and main revise of new version DL/T 722Judgingguidelines of transformer oil dissolved gas analysis are interpreted and the indicators ofthe new standard are compared with the original standard.Key words：Transformer oil; Gases dissolvedin oil；Analysis and diagnosis; Revise进行了修订 。 本文中笔者对标准修订的原则及主要内容进行解读 ，以促进新标准的理解和推广应用 。1 引言分析油中溶解气体的组分和含量是监视充油电 气设备安全运行的有效措施之一 。 利用气相色谱 法 分析油中溶解气体来监视充油电气设备的内部潜 伏 性故障在我国已有 40 多年的使用历史 ，积累了丰 富 的 实 践 经 验 ， 并先后颁布了相关的标准 ， 包 括 ： SD187-1986 变压器油中溶解气体分析和判 断 导 则 和 DL/T722-2000变压器油中溶 解 气 体 分 析 和 判断导则 ，这些标准在电力安全生产中发挥了重要 指 导 作 用 。 自 DL/T 722-2000 标 准 实 施 以 来 ，充 油 设备情况发生很大变化 ：超特高压设备大量投入 ，换 流变、油浸式平波电抗器等直流设备大量运行 ，绝 缘 结构的复杂化使产气特点有不少变化 ， 在这期间 已 积累不少故障判断的新经验和相应措施 ， 另外随 着 测试技术的发展 ，测试精度有了很大提高 ，因此有必 要对标准进行补充和修订 。 标准编写组广泛征求了 意见，并参考了国内外经验和标准 ，在原标准基础上2 修订原则和指导思想本次修订主要有三条原则 ： 一是内容着重对 检 测数据的分析和判断 ，不重复其它标准的内容 ；二 是 从设备内部产气原理出发 ，提高诊断技术 ，增强标 准 对应用变压器油中溶解气体分析判断技术进行故 障 诊断的指导性 ， 三是基于色谱检测结果分析的措 施 建议更具有操作性 ，标准应用更方便 。3 主要修订内容3.1 内容删繁就简 ，重点更突出随着已有相关国家标准的完善 ， 新标准可以 更 为专注于色谱检测数据的分析和判断 。 删除原标 准 中的取样及检测内容 ， 仅在取样一章中保留了从 气 体继电器放气嘴取气样一节 ， 其它内容直接引用 GB 7597 和 GB/T 17623 标准中的相关规定 ，使 不 50 第 51 卷同标准各尽其职 ， 避免了标准间的重复甚至矛盾的出现。3.3.1 三比值法编码 的确认DL/T 722-2000 标 准 中 ， 低 能 量 放 电 时 首 位 编 码 （C2H2/C2H4）为 2，电弧放电时首位编码为 1，是 正 确 的 。 而 在 GB/T 7252-2011 标 准 中 ， 编 码 与 其 相 反，低能量放电为 1，电弧放电为 2，是不对的 。 出 现 这种差异不是制定 者的本意而属意外失误所致 ，本 标准不做变化 。3.3.2 修改了 “低温过热”编码新标准中修改了 “低 温 过 热 （低 于 150）”的 编 码。根据大量低温下的过热故障证明 ，还可结合哈斯特 气 体 分 压-温 度 关 系 图 ，在 低 温 过 热 情 况 下 ，乙 烯 的产生量是远小于乙 烷 的 ，C2H4/C2H6 不 会 大 于 1，因 此“001”是不可能出现的 ，应为“000”。 即使“001”在特殊情况下出现了 ，也会有其它因素的影响 ，而不是如此低温下的过热造成的 。3.4 缩短周期的措施量化 ，现场应用更方便新标准中增加 “特殊情况下的检测 ”中缩短周期 以及延长周期的具体要求 ，以科学指导运行 ，避免盲 目的不合理缩短周期造成的人力和资源浪费 。 结合 华东电网的经验 ， 经过广泛征求意见和多次认真 讨 论最终确定 ， 分为过热性故障和放电性故障两类 进 行说明 。当怀疑设备内部有异常时 ，应根据情况缩短检深化不同判断方法 ，指导性更强将特征气体法进行了归纳 ， 内容进行了修改和 补充，强化了特征气体法 。 通常应用本标准时 ，由于 三比值法应用方便 、判断直观 、尤其对已发展到一定 程度的局部过热和局 部放电故障容易明确等优点 ， 成为目前使用最广泛的判断方法 ， 但对一些初始故 障和极低能量的油纸局部放电和火花放电等的判断 容易出现偏差 ， 特别是对少油设备应用比值法更应 警惕。此外还有很多其他的故障类型判断方法 ，仍然 保留可参考使用 。 实践证明特征气体法是从产气原 理出发的 ，应用特征气体法判断更为深化有效 。新标准中调整了 “特征气体法 ”部分特征气体的主要、次要顺序 （见表 1 中粗体字 ），并增加了详细的 注 释 （见 表 1 注 1注 5），便 于 理 解不同故障类型的 主要、次要特征气体 。该表格是特征气体判断方法的 核心。特征气体法更强调判断经验的积累 ，不同于简 单的比值计算 。其中油纸局部放电主要气体是 H2、CH4、CO，火 花放 电 以 C2H2 为明显增长气体 ，这两种极低能量放 电形式用比值法较难判断 ，更适合应用特征气体法 。3.23.3三比值法编码确认及调整表 1不同故障类型产生的气体 注 ：1.油 过 热 ：至少分为两种情况 ，即 中 低 温 过 热 （低 于 700）和 高 温 （高 于 700）以 上 过 热 。 如 温 度 较 低（远 低 于 700），烃类气体组分中 CH4，C2H6 含 量 较 多 ，C2H4 较 C2H6 少 甚 至 没 有 ；随 着 温 度 增 高 ，C2H4含 量 增 加 明 显 。2.油 和 纸 过 热 ：固体绝缘材料过热会生成大量的 CO、CO2，过热部位达到一定温度 ，纤维素逐渐碳化并 使过热部位油温升高 ，才 使 CH4，C2H6 和 C2H4 等 气 体 增 加 。 因 此 ，涉及固体绝缘材料的低温过热在初 期烃类气体组分的增加并不明显 。3.油纸绝缘中局部放电 ：主 要 产 生 H2、CH4。 当涉及固体绝缘时产生 CO，并 与 油 中 原 有 CO、CO2 含 量 有 关 ，没有或极少产生 C2H4 为 主 要 特 征 。4.油 中 火 花 放 电 ：一般是间歇性的 ，以 C2H2 含量的增长相对其他组分较快 、而总烃不高是其明显特征 。5.电弧放电是高能量放电 ，产 生 大 量 的 H2 和 C2H2 以及相当数量的 CH4 和 C2H4。 涉及到固体绝缘时 ，CO 显 著 增 加 ，纸和油可能被碳化化 。故 障 类 型主 要 特 征 气 体次 要 特 征 气 体新 版 标 准原 标 准新 版 标 准原 标 准油 过 热CH4、C2H4CH4、C2H4H2、C2H6H2、C2H6油 和 纸 过 热CH4、C2H4、COCH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6、CO2H2、C2H6油 纸 绝 缘 中局 部 放 电H2、CH4、COH2、CH4、COC2H4、C2H6、C2H2C2H2、C2H6、CO2油 中 火 花 放 电H2、C2H2H2、C2H2油 中 电 弧H2、C2H2、C2H4H2、C2H2CH4、C2H6CH4、C2H4、C2H6油 和 纸 中 电 弧H2、C2H2、C2H4、COH2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H6、CO2CH4、C2H4、C2H6第 12 期王健一、李金忠、凌 愍等：新版电力行业标准变压器油中溶解气体分析判断导则解读51测周期进行监测或退出运行 。 在监测过程中 ，若增长趋势明显 ，须采取其它相应措施 ；若在相近运行工况 下 ，检 测 三 次 后 含 量 稳 定 ，可适当延长检测周期 ，直 至恢复正常检测周期 。“过热性故障 ，怀疑主磁回路或漏磁回路存 在故障时 ，可缩短到每周一次 ；当怀疑导电回路存在 故障时 ，宜缩短到至少每天一次 。 ”“放 电 性 故 障 ，怀 疑 存 在 低 能 量 放 电 时 ，宜 缩短到每天一次 ；当怀疑存在高能量 放 电 时 ，应 进 一 步检查或退出运行 。 ”缩短周期具体要求的制定 ， 主要考虑了故障类 型及故障严重程度 ， 放电性故障的检测周期就明显 短于过热性故障的检测周期 。3.5 检测周期的调整对于检测周期 ，新标准中对于投 运 前 的 检 测 ，增 加了“试验后取油样时间至少应在 试 验 完 毕 24h 后 ”的要求 ， 目的是使特征气体在变压器油中充分溶解 扩散， 避免因扩散不充分而未检测或未充分检测到 特征气体的情况 。 根据不同设备的结构 ，变压器本体 中气体扩散速度是有差异的 ， 油中溶解气体和释放 出来的气体存在平衡问题 。 经验证明 ，自循环的变压 器至少要两天才能达到平衡 。表 2新版标准与原标准的新设备投运前的油中 溶解气体含量要求对比 L/L22 27252-2001 标准中的注意值 。330kV 及以上变压器和电抗器总烃注意值改为 “10L/L”， 因为随着安装技术的进步 ， 抽 真 空 、 热 油循环技术的提升以及滤油时间的 延 长 ， 超 高 压 设 备安装时总烃值在不断变小 ， 原要求已显得过于宽 泛。220kV 及 以 下 互 感 器 H2 改 为 “100L/L”主 要 是 考 虑到金属膨胀器吸附了一定量的 H2，经 过 扩 散 会造成互感器油中 H2 的升高 。新 增 了“新的或大修后的 66kV 及 以 上 的 互 感器，宜在投运后 3 个月内做一次检 测 ”。 这 项 修 订 参考了国家电网公司十八项电网重大 反 事 故 措 施 中及 以 上 套 管 的H2 注 意 值 改 为 “50330kV“对 新 投 运 的220kV及以上电压等级 电 流 互 感 器 ，L/L”，是生产工艺和安装工艺不断进步与超 高 压 设备安全可靠性要求不断提高共同推动的结果 。在 原 标 准 中 ，“0”表 示 “未 检 出 数 据 ”，是 因 为 把 含 量 低 于 0.5L/L 的 含 量 作 为 痕 量 ， 基 线 不 稳 时 很 难判断 。 随着测试技术的发展和检测精度的不断提 高，为避免判断时出现的麻烦 ，根据经验新标准中将 此类含量要求统 一 表 示 为 “0.1L/L”，不 再 采 用 “0” 表示。3.6.2 运行中设 备油中溶解气体含量注意值对于运行中设备油中溶解气体含量注意值 ，新 标准中修改了互感器的电压等级分类和相应的注意 值，结合现场实践及 IEC 标准修改了套管注意值 ，做 改动的注意值如表 3 所示。220kV 及以下电流互感器 H2 改 为 “300L/L” 主要是因为金属膨胀器导致 H2 超 过 注 意 值 的 情 况 比较多 。 根据某电网 1 100 台运行中电流互感器 （无 故 障 ）的 统 计 结 果 ，有 5%的 H2 超 过 150L/L，2%的 H2 超过 300L/L。 考虑到电网中互感器数量较大 ，以98%的典型值作为注意值比较合理 ， 而 不 按 变 压 器 原统计取 95%典型值作为注意值 。 考虑到套管也会1 年2 年内应取油样进行油色谱分析 ”的规定 。由于互感器的故障普遍发生在前 3 个月 ， 因 此 新 标 准 中 将检测时间确定为 3 个月内 ，以及时 发 现 问 题 ，尽 早 排除隐患 。修订过程中有单位提出 1 000kV 变 压 器 和 电 抗 器缩短为每个月检测 1 次， 依据近五年对特高压变 压器和电抗器油中溶解气体数据分 析 认 为 ， 只 要 把 好制造质量和初期投运关 ， 正常状态下检测周期一 般为 3 个月更合适 ， 但并不排除运行单位根据具体 情况自行缩短检测周期的情况 。注意值精细化3.63.6.1 新投运各类设备的气体含量要求新标准中对新投运各类设备的气体含量要求按 电 压 等 级 “330kV 及 以 上 ”和 “220kV 及 以 下 ”进 行 分类，具体数值见表 2。 如此分类主要是考虑了现场运行 中 330kV 及以上设备按照超高压设 备 对 待 ，其 安 全性要求更高 。220kV 及以下变压器和电抗 器 的 H2 注 意 值 改 为 “30L/L”，结 合 了 现 场 运 行 情 况 ，并 参 考 了 GB/设 备气 体 组 分新 版 标 准 含 量原 标 准含 量330kV 及以 上220kV 及以 下不 分 电 压等 级变 压 器 和 电 抗 器H103010C2H20.10.10总 烃102020互 感 器H25010050C H0.10.10总 烃101010套 管H250150150C2H20.10.10总 烃101010 52 第 51 卷要性。多方考虑后标准修订组保留了原有顺序 ，但在应用原则中增加了说明 “若气体含量超过注意值 但 长期稳定 ， 可在超过注意值的情况下运行 ； 另一 方 面 ， 气体含量虽低于注意值 ， 但产气速率超过注意值，也应按 5.4b）缩短检测周期 。”增加了标准的实用 性和对运行工作的指导性 。3.7 附录中编入故障实例除原有附录外 ，新标准中增加了 “判断故障时推 荐的其它试验项目 ”；修 改 了 “充油电气设备的典型 故障和实例 ” 典型故障描述 ， 增加了典型的故障 实 例 ，以增加标准在故障分析过程的实用性 ，更易于理 解和应用 。 在故障修订过程中公开征集故障实例累计 60 余个，从中按照故障的不同类型及故障部位的 不同，精选了 17 个典型的故障案例 。 本文中笔者 以 下述两个故障为例进行解读 ，见表 4。表 4 中故障 1 表明产气速率与负荷的大小密切 相关，而特征气体含量较高时未必故障很严重 ，在负荷较大的情况下 ， 变压器低压引线连接不良也可 能 会导致色谱检测数据大大超过注意值 。表 4 中 故 障 2 表 明 C2H2 大大超过注意 值 未 必 出现严重故障 ， 静电屏蔽悬浮这种故障的特征气 体特点就是 C2H2 的增长迅速 。4 结束语本 标 准 对 有关注意值的提出远早于 IEC 相 关表 3新版标准与原标准的油中溶解气 体含量的注意值差异对比 L/L2 2出现过热性故障 ，套 管 的 CH4 注 意 值改为总烃注意 值。新版标准的注意值与原标准相比 ， 既有更高的 指 标 ，如 投 运 前 330kV 及以上变压器和电抗器的总 烃 ，也 有 放 宽 的 指 标 ，如 运 行 中 220kV 及 以 下 电 流 互感器的氢气 。3.6.3 注意值 的应用原则新标准中将 “注意值的应用原则 ”作为独立的一 节，与气体含量注意值和气体增长率注意值并列 ，其 内容以原标准中相关文字为基础 ， 按照不同故障特 征，分别给出细化的应用原则 。产气速率的注意值是 判断有无故障的重要原则 ， 但其往往不如气体含量 注意值那样被大家所重视 ， 常常被认为只有在设备 的气体含量超过注意值时才需要关注其产气速率的 注意值 。在本次修订过程中 ，曾有专家提议将产气速 率的注意值放到气体含量注意值之前 ， 以强调其重要 求 ，是基于国内长期大量设备 运 行 数 据 按 约 5%的检出率而得 ，并不断根据新的经验进行修改 ，一般严格于国外标准要求 。本次标准修订强调实用性原则 ， 针对标准实 施 过程中反映的意见 ， 修订过程尽可能广泛的收集 资 料，邀请各部门专家组织多次讨论和提出书面意见 ，表 4故 障 实 例和及停电局部放 电 试 验 均序 号故 障原 因色 谱 数据 序 号H2CH4C2H4C2H6C2H2COCO2总 烃备 注故 障 描 述1变 压 器 低 压 引 线 连 接 不 良19737642213501 13912 1579332011-03-28产 气 速率与负荷的大小 密 切 相 关 。 检 查 发 现 ，C 相 低 压出线母排与套 管 之 间 的 连 接 螺 栓 松 动 ， 有 明 显 的 过 热 变 色 。211155970724301 34315 6921 5092011-04-26312753363520401 26915 3021 3722011-05-07负 荷 降 低10%2换 流 变 套 管 油 端 静 电 屏 蔽 的 连 线 断 裂12825.54.35.53.88436 10339.12000-12-05局 部 放 电 超 声 带 电 检 测未 发 现 异 常 。 检 查 发 现 网 侧 套管油端静电屏 的 连 线 断 裂 。21782.94.66.61552 61122.12001-01-17325321.516.15.972.41933 546115.92001-02-16有 改 动 的 设 备有 改 动 的 气 体 组 分含 量330kV 及 以 上220kV 及 以 下新 版标 准原 标 准新 版标 准原 标 准电 流 互 感 器H2150150300150C2H211（含220kV）22（不 含220kV）电 压 互感 器C H22（含220kV）33（不 含220kV）套 管总 烃150CH4100总 烃150CH4100第 12 期王健一、李金忠、凌 愍等：新版电力行业标准变压器油中溶解气体分析判断导则解读53最终修订完成 。 但标准内容的确定是综合多因素的 考虑，在实施过程中仍将继续收集意见 ，不断完善 。8胡 红 红 ,郑 亚 君 ,包 淇 天 . 浅 析 变 压器油中溶解气体在线 监测装置及其应用J.变 压 器,2013,50(4):75-78.9徐 康 健 .基 于 色 谱 分 析法进行的设备故障诊断及误判 参考文献 ：因 素J. 华 中 电 力. 2008,(6):72-73.程 绍 伟 ，金 大 鑫 ，张 楠 . 220kV 变 压 器 油 色 谱 异 常 分 析J.变 压 器,2013,50（7）:76-77.吴 奇 宝 ，林 碧 莺. 油样的二次脱气在色谱分析中应用的 思 考J.变 压 器,2013,50(1):74.10DL/T722-2000, 变压器油中溶 解气体分析和判断导则 S.GB/T7252-2001, 变 压 器 油 中溶解气体分析和判断导则 S.IEC 60599 -2007,Mineral oil -impregnated electrical equipment in service -Guide to the interpretation of dissolved and free gases analysisS.杨 振 勇 . 变压器油中溶解气体 分析和判断导则 判 断变压器故障的探讨J. 变 压 器,2008,45(10):24-27.徐 康 健 . 变 压 器 油 色 谱分析中用三比值法判断故障时 应 注 意 的 问 题J. 变 压 器,2010,47(01):75-76吴 瑾 ,徐 康 健 . 变 压 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